[发明专利]反射式数字码型全光纤液位传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及测控技术领域中测量液位的数字光纤液位计，更具体地说，本发明涉及一种基于光纤光反射原理的数字式编码全光纤液位测量传感装置，用于对各种基本透明液体的液位在液面晃动情况下实施稳定、可靠的测量。

背景技术

从20世纪70年代中期开始，由于光纤传感器的无源特性，对被测对象无任何影响，抗电磁干扰，具有耐高温，耐高压，抗腐蚀，可在有毒、核辐射等恶劣环境下正常工作，光纤传输频带宽，动态范围大，光纤传感器外形没有限制的特点，而被广泛应用。

现有的大多数光纤液位传感器，是通过测量随着液位的变化而产生的光强度变化来获得连续变化的液位数值。这种光纤液位传感器采用的测量方法为：测量液位的连续压强变化然后换算成液位变化，其测量结果易受液体密度变化影响、环境压强变化影响，以及传感器长期漂移的影响，难以实现稳定、可靠的高精度测量，而且动态情况下难以准确工作，不能对各种基本透明液体的液位在液面晃动情况下实施稳定、可靠的高精度测量。本领域中迫切需要一种能在液面晃动和各种复杂环境变化下的仍能实施稳定可靠工作的液位测量传感装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种反射式数字码型全光纤液位传感装置，该装置可解决如下技术问题：液位高度变化采用数字编码方式传输，无电流测量信号输出，并能抗各种环境干扰，停电后重新启动不需重新校零，即使在液面波动时，仍能保持对液位变化进行自动可靠传输。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种反射式数字码型全光纤液位传感装置，在一壳体内设置有浮子、反射式数字编码尺，所述浮子上固设有一定位杆，所述定位杆插入到所述反射式数字编码尺上设置的凹槽导轨中并在凹槽导轨中滑动，由一组Y形光纤分束器的公共端组成的光纤阵列探头接入到壳体内；所述光纤阵列探头的光纤等间距成排固定在所述浮子上，所述反射式数字编码尺的不同高度位置设置有与所述光纤阵列探头的光纤位置对应的编码反射镜组；

一光源输入所述Y形光纤分束器的光纤束输入口，经所述光纤阵列探头入射到所述反射式数字编码尺，所述反射式数字编码尺的反射光反射回所述光纤阵列探头从而形成一个二进制编码液位信号。

二进制编码液位信号的产生机理为：由于反射式数字编码尺的不同高度位置设置有与光纤阵列探头的光纤位置对应的编码反射镜组，这样光纤阵列探头的不同光纤能得到编码反射镜组反射回来的不同光信号从而形成一个二进制编码液位信号。

进一步地，所述传感装置还设有一与所述Y形光纤分束器的接收端光纤连接的光接收单元，所述光接收单元将所述二进制编码液位信号转换成对应的液位编码，传送给一微机信号处理单元得到液位数字信号。

进一步地，所述反射式数字编码尺上设有按二进制设计的编码反射镜组。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明提供的反射式数字码型全光纤液位传感装置，利用浮子上特制的光纤阵列探头与反射式数字编码尺构成一个敏感编码带，通过浮子跟踪液位运动来带动光纤阵列探头移动获得二进制编码液位信号。通过光接收单元将所得二进制编码液位信号转换成对应的液位编码，传送给微机信号处理单元得到液位数字信号。

其主要优点如下：①无电信号输出，抗电磁干扰：②抗气泡干扰；③抗波动、倾斜干扰和加速度的干扰：④抗温度、液体密度、介电常数以及折射率等变化引起的各种干扰。液位高度信息采用数字编码，停电后重新启动不需重新校零，断电恢复后即可恢复测量，长期稳定性好。本装置结构简单，体积小重量轻，便于使用。本发明在不降低分辨率的情况下，可大幅度减少光纤数量，提高产品的工艺性。

附图说明

现结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明光纤阵列探头的结构三视图；

图2为本发明反射式数字编码尺的编码示意图；

图3为本发明光传输原理示意图；

图4为本发明Y形光纤分束器的工作示意图；

图5为本发明的整体结构俯视示意图。

图中：1.光源            2.Y形光纤分束器，  3.光纤阵列探头，

4.反射式数字编码尺，    5、光接收单元，    6.微机信号处理单元，

7.凹槽导轨，            8.浮子，           9.外壳

具体实施方式